JPS63116371A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPS63116371A JPS63116371A JP61261862A JP26186286A JPS63116371A JP S63116371 A JPS63116371 A JP S63116371A JP 61261862 A JP61261862 A JP 61261862A JP 26186286 A JP26186286 A JP 26186286A JP S63116371 A JPS63116371 A JP S63116371A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/244—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes with matrix-supported molten electrolyte
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料電池に係り、特に燃料、酸化剤ガスのシ
ール性能に優れた信頼性の高い電池構造に関する。
ール性能に優れた信頼性の高い電池構造に関する。
燃料電池では作動ガスにＨ２などの可燃性ガスが使用さ
れるため、ｉ！池外へのガスのもれを防止するシール装
置が重要となっている。
れるため、ｉ！池外へのガスのもれを防止するシール装
置が重要となっている。
従来の装置は、特開昭５８−１６６６６８号に記載のよ
うにガスシール部の電極の電解質含浸性を長幼にし、そ
れに対向するセパレータに電解質のリザーバ用溝を設け
ているが、下向きリザーバー溝では電解質が多孔質電極
に浸透していまいリザーブが出来なくなるばかりでなく
、シール性能が低下していまう。
うにガスシール部の電極の電解質含浸性を長幼にし、そ
れに対向するセパレータに電解質のリザーバ用溝を設け
ているが、下向きリザーバー溝では電解質が多孔質電極
に浸透していまいリザーブが出来なくなるばかりでなく
、シール性能が低下していまう。
また、電極周縁部にシール用部材を設けることは電極と
シール部材の熱膨張差による間隙の発生、あるいは溶融
炭酸塩電池では高温で作動する適切なシール材がないな
どの問題点がある。その他にも上向き電解質リザーバー
に電解質を満杯の状態で電池を積層しなければ、電池作
動時に電極がリザーブされている電解質と接触できず、
リザーバーとして作用しないとか、ウェットシールが有
効に働かないなどの組立て上の問題点が考慮されていな
かった。
シール部材の熱膨張差による間隙の発生、あるいは溶融
炭酸塩電池では高温で作動する適切なシール材がないな
どの問題点がある。その他にも上向き電解質リザーバー
に電解質を満杯の状態で電池を積層しなければ、電池作
動時に電極がリザーブされている電解質と接触できず、
リザーバーとして作用しないとか、ウェットシールが有
効に働かないなどの組立て上の問題点が考慮されていな
かった。
上記従来技術は電解質のリザーブ溝への充填方法、また
セパレーターが電極の上側にある場合。
セパレーターが電極の上側にある場合。
電解質のリザーブができなく、ウェットシールの性能が
低下するため、その電極周縁部にシール部材を設けなけ
ればならなず、異種材料間に発生する熱膨張差による間
隙発生などの点について配慮がされておらず、ガスのシ
ール性能に問題があった。
低下するため、その電極周縁部にシール部材を設けなけ
ればならなず、異種材料間に発生する熱膨張差による間
隙発生などの点について配慮がされておらず、ガスのシ
ール性能に問題があった。
本発明の目的は、ｉ！極とセパレーターとの上下位置に
関係なくシール性能の良好な燃料電池構造を提供するこ
とにある。
関係なくシール性能の良好な燃料電池構造を提供するこ
とにある。
上記目的は電解質基板をはさむ電極の周縁部に電解質を
含浸し、セパレータに対向する電極表面にセパレータ端
面に沿って少なくとも１つ以上の溝を設け、電極端面を
非多孔質にすることにより達成される。即ち、本発明は
、電解質を含浸した電解質板、前記電解質板を両側から
はさむ一対の電極、前記一対の電極を両側からはさみ燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路を決定する一対のセパレ
ータを備えた単位セルを多数積層した燃料電池において
、前記電極の前記セパレータに接する表面に、前記セパ
レータ端面に沿って少なくとも一本以上の溝を設けたこ
とを特徴とする。
含浸し、セパレータに対向する電極表面にセパレータ端
面に沿って少なくとも１つ以上の溝を設け、電極端面を
非多孔質にすることにより達成される。即ち、本発明は
、電解質を含浸した電解質板、前記電解質板を両側から
はさむ一対の電極、前記一対の電極を両側からはさみ燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路を決定する一対のセパレ
ータを備えた単位セルを多数積層した燃料電池において
、前記電極の前記セパレータに接する表面に、前記セパ
レータ端面に沿って少なくとも一本以上の溝を設けたこ
とを特徴とする。
電池が作動する条件では電極、ｆｔ解質板に接触に伴う
電気抵抗を小さくするためと、ガスのシール性能を良く
するために１〜５ｋｇ／ｃｉの面圧がかけられ、電解質
板が変形し、薄くなる。そのため、電解質板に含浸され
ている電解質が電極側へ移動し、電極端面が非多孔質で
あるためシール部電極の空隙を完全に充填するとともに
、ｉｔ電極表面設けられた溝内にも充填され、電解質液
がセパレータ面へ接触し、発電部へ供給されるガスをこ
の接触によるウェットシール部が囲むようになる。それ
によって、ガスは電極周縁部の電極とセパレータの接触
面、及び電池内部のアノード、カソードガス間のシール
面から電池内外へもれることを防止することができる。
電気抵抗を小さくするためと、ガスのシール性能を良く
するために１〜５ｋｇ／ｃｉの面圧がかけられ、電解質
板が変形し、薄くなる。そのため、電解質板に含浸され
ている電解質が電極側へ移動し、電極端面が非多孔質で
あるためシール部電極の空隙を完全に充填するとともに
、ｉｔ電極表面設けられた溝内にも充填され、電解質液
がセパレータ面へ接触し、発電部へ供給されるガスをこ
の接触によるウェットシール部が囲むようになる。それ
によって、ガスは電極周縁部の電極とセパレータの接触
面、及び電池内部のアノード、カソードガス間のシール
面から電池内外へもれることを防止することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。
る。
第１図は本発明による内部マニホールド型燃料電池の単
セル構造の構成を示し、内部マニホールド孔１を有する
電解質板３０の両側にアノード電極１３．カソード電極
１４が設けられ、端面ばレーザービーム、エレクトロン
ビームなどで電極を溶かし、その空隙をなくした非多孔
質層１５゜１６になっており、これら電極の周縁部には
電解質７が含浸され、セパレータ２に対向する表面に溝
５がセパレータ一端面に沿ってセパレーターのシール部
３，４の部分に内部マニホールド孔１全体を囲むように
設けられている。また、アノードガス２０がカソードガ
ス流路２３へもれるのを防ぐため、カソード電極１４の
発電部分側にも溝５が設けられている。セパレーターの
両面には燃料ガス、酸化剤ガスの流路２２が設けられ、
このセパレータと電極面とで構成されるガス通路内を流
れる間にガスは電気化学反応を生じ、電気を発電する。
セル構造の構成を示し、内部マニホールド孔１を有する
電解質板３０の両側にアノード電極１３．カソード電極
１４が設けられ、端面ばレーザービーム、エレクトロン
ビームなどで電極を溶かし、その空隙をなくした非多孔
質層１５゜１６になっており、これら電極の周縁部には
電解質７が含浸され、セパレータ２に対向する表面に溝
５がセパレータ一端面に沿ってセパレーターのシール部
３，４の部分に内部マニホールド孔１全体を囲むように
設けられている。また、アノードガス２０がカソードガ
ス流路２３へもれるのを防ぐため、カソード電極１４の
発電部分側にも溝５が設けられている。セパレーターの
両面には燃料ガス、酸化剤ガスの流路２２が設けられ、
このセパレータと電極面とで構成されるガス通路内を流
れる間にガスは電気化学反応を生じ、電気を発電する。
実際の電池は第１図に示すような単セルが多数枚積層さ
れた状態で運転されることになる。
れた状態で運転されることになる。
次に第２図、第３図により実施例の動作について溶融炭
酸塩燃料電池を例として説明する。
酸塩燃料電池を例として説明する。
第２図は単セル電池の端部断面図を示し、セパレーター
２の両面にアノード電極１３とカソードガス間１４とが
設けられ、電解質板３０が両電極にはさまれている。内
部マニホールド孔１内を流れるアノードガス２０（燃料
ガス、水素と炭酸ガス）はセパレーター内のアノード側
流路２２へ分岐し、アノード電極（Ｎｉ多孔質板）１３
中へ拡散し。
２の両面にアノード電極１３とカソードガス間１４とが
設けられ、電解質板３０が両電極にはさまれている。内
部マニホールド孔１内を流れるアノードガス２０（燃料
ガス、水素と炭酸ガス）はセパレーター内のアノード側
流路２２へ分岐し、アノード電極（Ｎｉ多孔質板）１３
中へ拡散し。
その内部の電解質との三相界面で電気化学反応を生じ発
電する。この燃料ガス２０が電池外へもれ出さないよう
に、セパレーター２を電極１３゜１４の接触面３，４が
電解質によりウェットシールされている。このウェット
シール部は第３図に示されるように６５０℃の電池運転
時には発電により電流が電池内を流れる際の接触による
電気抵抗を小さくするためと、ウェットシール性能が良
くなるように加圧され、電解質板には１〜５ｋｇ／ｄ程
度の面圧がかけられる。そのため、リチウムアルミネー
ト粉末、アルミナ繊維などのマトリックス材と電解質（
炭酸リチウムと炭酸カリウム）で構成される電解質板３
０は内部の空隙が変形し。
電する。この燃料ガス２０が電池外へもれ出さないよう
に、セパレーター２を電極１３゜１４の接触面３，４が
電解質によりウェットシールされている。このウェット
シール部は第３図に示されるように６５０℃の電池運転
時には発電により電流が電池内を流れる際の接触による
電気抵抗を小さくするためと、ウェットシール性能が良
くなるように加圧され、電解質板には１〜５ｋｇ／ｄ程
度の面圧がかけられる。そのため、リチウムアルミネー
ト粉末、アルミナ繊維などのマトリックス材と電解質（
炭酸リチウムと炭酸カリウム）で構成される電解質板３
０は内部の空隙が変形し。
その空隙容積が減少し、加圧前の厚さｔｏからｔｘへと
圧縮される。その割合は２０〜３０％になる。したがっ
て、電解質板に含浸されている電解質は電解質板からも
れ電極１３．１４へ移動することになり、電極の端面が
非多孔質層であるため、多孔質電極は電解質によりその
空隙が充満されるとともに、電極部に設けられた溝５内
にも充満することとなる。この結果、電解質は加圧によ
る圧力によりセパレータ２に密着し、シール面３゜４で
電解質によるウェットシールが完全なものとなり、長幼
なシール性能が得られる。
圧縮される。その割合は２０〜３０％になる。したがっ
て、電解質板に含浸されている電解質は電解質板からも
れ電極１３．１４へ移動することになり、電極の端面が
非多孔質層であるため、多孔質電極は電解質によりその
空隙が充満されるとともに、電極部に設けられた溝５内
にも充満することとなる。この結果、電解質は加圧によ
る圧力によりセパレータ２に密着し、シール面３゜４で
電解質によるウェットシールが完全なものとなり、長幼
なシール性能が得られる。
また、第２図ではアノードガス２０がカソードガス側流
路２３へもれ込まないように、内部マニホールド孔１の
内側にも溝５が設けられており、前記と同様に電解質に
よるウェットシールが良好に作動し、アノードガスとカ
ソードガスとの直接反応を確実に防ぐことができる。
路２３へもれ込まないように、内部マニホールド孔１の
内側にも溝５が設けられており、前記と同様に電解質に
よるウェットシールが良好に作動し、アノードガスとカ
ソードガスとの直接反応を確実に防ぐことができる。
本実施例によれば、セパレータと電極との接触面のウェ
ットシール、及び電極内のガス透過防止が電極と電解質
だけで確実に実施できるため、ガスもれによる燃料の燃
焼にともない高温部の発生がなくなり電池の信頼性も、
寿命を向上させることができ、ガスクロスによる性能低
下を防止できる。
ットシール、及び電極内のガス透過防止が電極と電解質
だけで確実に実施できるため、ガスもれによる燃料の燃
焼にともない高温部の発生がなくなり電池の信頼性も、
寿命を向上させることができ、ガスクロスによる性能低
下を防止できる。
また、燃料電池の基本構成部材であるセパレータ、電極
、電解質板でけで電池を構成しているため、生産性、低
コスト価を達成することができる。
、電解質板でけで電池を構成しているため、生産性、低
コスト価を達成することができる。
本発明による他の一実施例を第４図に示す。第４図は外
部マニホールド型電池の単セル構成部材の構造を示す。
部マニホールド型電池の単セル構成部材の構造を示す。
全体の構成は第１図の内部マニホールドの場合と同様で
あるが、７ノード、カソード電極１３．１４のシール部
形状が第１図とは異なり、セパレータのシール面３，４
に接する部分７のみに電解質が含浸され、溝５が設けら
れ、電極の端面１５，１６は非多孔質層としている。電
池の作動１本発明の実施による作用、効果は内部マニホ
ールドの第１図と同様である。
あるが、７ノード、カソード電極１３．１４のシール部
形状が第１図とは異なり、セパレータのシール面３，４
に接する部分７のみに電解質が含浸され、溝５が設けら
れ、電極の端面１５，１６は非多孔質層としている。電
池の作動１本発明の実施による作用、効果は内部マニホ
ールドの第１図と同様である。
本発明によれば、電池の基本構成部材だけで、セパレー
タと電極との接触面で構成される電解質によるウェット
シール性能が向上するため、燃料ガスのもれによる高温
の燃焼部分がなくなるため、低コストで電池の信頼性が
向上するとともに、電池内部での燃料と酸化剤との直接
燃料による性能低下の防止、及び高温化にともなう電解
質の損失低減が図られるため長寿命化が達成できるなど
の効果がある。
タと電極との接触面で構成される電解質によるウェット
シール性能が向上するため、燃料ガスのもれによる高温
の燃焼部分がなくなるため、低コストで電池の信頼性が
向上するとともに、電池内部での燃料と酸化剤との直接
燃料による性能低下の防止、及び高温化にともなう電解
質の損失低減が図られるため長寿命化が達成できるなど
の効果がある。
第１図は本発明の一実施例の単電池構成部材の一構造を
示し、第２図は第１図のシール部断面図を示す。第３図
は第２図の電池作用時における電解質板の加圧による変
形状態を示す。第４図は本発明の他の一実施例を示し、
外部マニホールド構造の単電池構成図を示す。 １・・・内部マニホールド孔、２・・・セパレータ、３
・・・アノード側セパレータシール面、４・・・カソー
ド側セパレータシール面、５・・・電極表面の溝、７・
・・電極の電解質含浸部、１３・・・アノード電極、１
４１．・カソード電極、１５．１６・・・電極端面の非
多孔質層、２２．２３・・・ガス流路、３ｏ・・・電解
質板、３１・・・電極表面溝内の電解質９ 浴）（￥］ Ｚ・・・セＩ望し一タ ’ｆ−’を釉慣階１合５苧軒 巣２囚 １・、 【ζコ（テＶ７ン４て−ぺ／ド゛了り−ＺＯヱ
ノード゛カ′′ス ３トシ倉内１【解箕
示し、第２図は第１図のシール部断面図を示す。第３図
は第２図の電池作用時における電解質板の加圧による変
形状態を示す。第４図は本発明の他の一実施例を示し、
外部マニホールド構造の単電池構成図を示す。 １・・・内部マニホールド孔、２・・・セパレータ、３
・・・アノード側セパレータシール面、４・・・カソー
ド側セパレータシール面、５・・・電極表面の溝、７・
・・電極の電解質含浸部、１３・・・アノード電極、１
４１．・カソード電極、１５．１６・・・電極端面の非
多孔質層、２２．２３・・・ガス流路、３ｏ・・・電解
質板、３１・・・電極表面溝内の電解質９ 浴）（￥］ Ｚ・・・セＩ望し一タ ’ｆ−’を釉慣階１合５苧軒 巣２囚 １・、 【ζコ（テＶ７ン４て−ぺ／ド゛了り−ＺＯヱ
ノード゛カ′′ス ３トシ倉内１【解箕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電解質を含浸した電解質板、前記電解質板を両側か
らはさむ一対の電極、前記一対の電極を両側からはさみ
燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を決定する一対のセパ
レータを備えた単位セルを多数積層した燃料電池におい
て、前記電極の前記セパレータに接する表面に、前記セ
パレータ端面に沿つて少なくとも一本以上の溝を設けた
ことを特徴とする燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記電極の端面を
非多孔質化したことを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61261862A JPH0719612B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61261862A JPH0719612B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63116371A true JPS63116371A (ja) | 1988-05-20 |
| JPH0719612B2 JPH0719612B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=17367786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61261862A Expired - Fee Related JPH0719612B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719612B2 (ja) |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP61261862A patent/JPH0719612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719612B2 (ja) | 1995-03-06 |
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